专利名称：一种涂层和一种光学元件的制作方法
技术领域：
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种涂层、一种光学元件及其制备方法。
背景技术：
光学塑料，质轻低廉，具有密度低、耐冲击、韧性好、易加工成型、可吸收紫外线等 优异的性能，已广泛应用于光学透镜、眼镜镜片、车灯、仪表板、照明灯具外壳等用途。但其 最大的缺陷就是硬度低、表面易被磨损、抗刮擦能力差，成为制约光学塑料使用寿命和研制 其使用领域的问题。因此对光学塑料的表面保护就成为广泛使用这些材料的前提。目前光学塑料的耐磨涂层主要采用聚硅氧烷、多官能团丙烯酸酯、聚氨酯和化学 气相沉积法(PVD)。其中多官能团丙烯酸酯涂层的耐磨性和硬度存在局限性，PVD设备昂 贵，生产成本高；聚硅氧烷因工艺简单、操作方便、成本低廉、性能优良、贮存期长的优点而 得到日益广泛的应用。例如CN101445701A公开了一种单组份PC表面耐磨增硬透明涂料的制备方法，该 方法通过多种烷氧基硅烷在加热的状况下，以阳离子交换树脂为催化剂，与无离子水进行 共水解，再与有机硅改性丙烯酸环氧异丙醇溶液一起共水解，缩聚反应，加入溶剂，滤去催 化剂，加入适量固化剂和聚醚改性硅氧烷制成；其中多种烷氧基硅烷为单官能度硅烷、二官 能度硅烷、四官能度硅烷和有机硅烷偶联剂。但该方法中，由于四官能度硅烷的存在，水解 缩合过程中会产生短程分子链间的剧烈缩合，导致最后得到的涂层较脆、易翘曲，与基材的 附着力较差；且涂层的耐磨性和硬度均较低。
发明内容
本发明解决了现有技术中存在的涂层与基材附着力差、耐磨性和硬度较低的技术 问题。本发明提供一种涂层，所述涂层由含有三官能度硅烷、线性硅氧烷、有机硅烷偶联 剂、有机亲水性溶剂的第一混合物在水中水解缩合、加入含有纳米水性硅溶胶和固化剂的 第二混合物后固化涂膜形成；所述三官能度硅烷具有式1所示结构，线性硅氧烷具有式2所 示结构，有机硅烷偶联剂具有式3所示结构
OR2R7OR10
R广Si—OR3 R5O—Si-OR6 R9O-Si-R12 OR4R8OR11式1式2式3其中，Ii1-R11各自独立地为碳原子数1-10的烷基，R12为具有与聚合物分子有亲合 力或反应能力的活性官能团。
本发明还提供了一种光学元件，所述光学元件包括透明基材和位于透明基材表面 的涂层，其中，所述涂层为本发明提供的涂层。本发明的涂层，由三官能度硅烷、线性硅氧烷和有机硅烷偶联剂水解缩合生成大 分子成膜长链，纳米水性硅溶胶以纳米粒子形式镶嵌于成膜长链中，增加涂层的韧性、硬度 和耐磨性；由于涂层的韧性较好，可有效防止涂层翘曲，消除涂层表面的缩孔，提高涂层与 基材的附着力较高，从而使得具有本发明的涂层的光学元件在保持透光率良好的前提下耐 磨性和硬度较高，透明基材与涂层的附着力高。
具体实施例方式本发明提供了一种涂层，所述涂层由含有三官能度硅烷、线性硅氧烷、有机硅烷偶 联剂、有机亲水性溶剂的第一混合物在水中水解缩合、加入含有纳米水性硅溶胶和固化剂 的第二混合物后固化涂膜形成；所述三官能度硅烷具有式1所示结构，线性硅氧烷具有式2 所示结构，有机硅烷偶联剂具有式3所示结构
权利要求
1.一种涂层，所述涂层由含有三官能度硅烷、线性硅氧烷、有机硅烷偶联剂、有机亲水 溶剂的第一混合物在水中水解缩合、加入含有纳米水性硅溶胶和固化剂的第二混合物后涂 膜固化形成；所述三官能度硅烷具有式1所示结构，线性硅氧烷具有式2所示结构，有机硅 烷偶联剂具有式3所示结构
2.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，R1-R11各自独立地 为-CH3、-CH2CH3> -CH(CH3)2或-Ol2CH(CH3)2，R12为乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、 巯基或脲基。
3.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述纳米水性硅溶胶的平均粒径为 10-50nm。
4.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，以第一混合物的总重量为基准，三官能度 硅烷的含量为20-50%，线性硅氧烷的含量为1_7%，有机硅烷偶联剂的含量为40-70%，有 机亲水溶剂的含量为5-30%。
5.根据权利要求4所述的涂层，其特征在于，以100重量份的第一混合物为基准，水的 用量为40-70重量份。
6.根据权利要求4所述的涂层，其特征在于，以100重量份的第一混合物为基准，第二 混合物中纳米水性硅溶胶的含量为15-45重量份，固化剂的含量为0. 1-2重量份。
7.根据权利要求6所述的涂层，其特征在于，所述固化剂为N，N-二甲基苄胺、乙酰丙 酮钴、二月桂酸二丁基锡、钛酸异丙酯、辛酸亚锡、乙酸胍、三乙醇胺。
8.根据权利要求4所述的涂层，其特征在于，所述第二混合物中含有流平剂。
9.根据权利要求8所述的涂层，其特征在于，以100重量份的第一混合物为基准，第二 混合物中流平剂的含量为0. 1-2重量份。
10.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述水解缩合的条件包括缩合温度为 30-60°C，缩合时间为4-10h。
11.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述固化的条件包括固化温度为 60-120°C，固化时间为 40-120min。
12.一种光学元件，所述光学元件包括透明基材和位于透明基材表面的涂层，其特征在 于，所述涂层为权利要求1所述的涂层。
13.根据权利要求12所述的光学元件，其特征在于，所述透明基材为丙烯酸树脂、苯乙 烯树脂、聚碳酸酯、聚酯树脂。
全文摘要
本发明提供了一种涂层，所述涂层由含有三官能度硅烷、线性硅氧烷、有机硅烷偶联剂、有机亲水溶剂的第一混合物在水中水解缩合、加入含有纳米水性硅溶胶和固化剂的第二混合物后涂膜固化形成。本发明还提供了一种光学元件，所述光学元件包括透明基材和位于透明基材表面的涂层，所述涂层为本发明提供的涂层。本发明的涂层中含有纳米水性硅溶胶，增加涂层的韧性、硬度和耐磨性，与基材的附着力高。
文档编号G02B1/10GK102070987SQ20091010982
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月23日 优先权日2009年11月23日
发明者冷世伟, 吴平, 胡文 申请人:比亚迪股份有限公司